JPH116496A - 汚水用ポンプの羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】羽根車内に大きな流路を確保し、無閉塞性を高
めると同時に、翼入口側の圧力面側における逆流領域、
翼入口側の負圧面側の低流速領域及び翼流入部前縁部に
おける翼圧力面側から負圧面側への逆流を軽減させ、水
力効率を高めると同時に、より異物が閉塞しにくい汚水
用ポンプの羽根車を提供すること。 【解決手段】 一枚の翼で構成される羽根車を具備する
汚水用ポンプの羽根車であって、羽根車は翼の厚みと翼
角を翼巻角によって変化させる構成とし、該翼の翼負圧
面の翼角を翼流入側の巻角０°から９０°〜１８０°の
範囲で略０°とし、該巻角９０°〜１８０°から翼流出
側の翼出口角度β２へと除々に変化させ、翼圧力面の翼
角は巻角０°から６０°〜１５０°の範囲で翼入口角度
β１から除々に０°に変化させ、該巻角６０°〜１５０
°から１８０°の範囲で略０°とし、巻角１００°〜１
８０°から翼角を除々に立上げ翼出口角度β２に円滑に
つないだ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水処理装置における
下水送水用ポンプ等に用いられる汚水用ポンプの羽根車
に関し、特に異物が羽根車内で閉塞しないよう羽根車内
の通路を大きくした一枚翼を具備する汚水用ポンプの羽
根車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のこの種の汚水用ポンプの羽
根車の構造を示す図で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、同
図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図示するように、羽根
車１０は主板４と側板５との間に一枚の翼８を具備する
構造である。翼８は翼前縁部３から翼後縁部９まで厚み
（翼圧力面１と翼負圧面２との間の寸法）が略一定で、
翼８は吸い込み部６の外側に位置している。矢印Ｃ方向
に回転することにより、吸い込み部６から吸い込まれた
汚水は主板４と側板５の間を通ってポンプケーシングの
吐出口から吐き出される。図２の破線Ｂはこの翼８を巻
角θに沿って展開したものを示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、この種の汚水用
ポンプの羽根車においては、異物による羽根車１０の閉
塞を防ぐため羽根車１０内の流路として７６ｍｍ（３イ
ンチ）径以上の異物が通過し得る構造が要求される場合
がある。図５に示す構造の羽根車１０において、７６ｍ
ｍの流路を確保すると、図示するように翼８の巻角θが
３６０°以下になってしまう場合が多く、主に下記の点
で羽根車１０の水力効率を低下させる要因となってい
た。

【０００４】図６に示すように、巻角概略θ＝０°〜１
８０°の範囲で翼圧力面１の側に大きな逆流領域Ａ１が
発生する。また、翼流入部の翼負圧面２の側に流速が極
めて低い領域Ａ３が発生する。翼流入部の翼前縁部３の
付近に逆流領域Ａ２が発生する。これらの逆流領域Ａ
１，Ａ２の発生や低流速領域Ａ３の発生はいずれも翼８
の流入側に発生するものであり、異物が停滞したり、翼
８の翼前縁部３で異物が絡みつく等によって、羽根車１
０内で異物閉塞の原因となっていた。

【０００５】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、羽根車内に７６ｍｍ径以上の大きな流路を確保し、
羽根車の無閉塞性を高めると同時に、従来の汚水用ポン
プの羽根車における上記問題点、即ち翼入口側の圧力面
側における逆流領域、翼入口側の負圧面側の低流速領域
及び翼流入部前縁部における翼圧力面側から負圧面側へ
の逆流を軽減させ、水力効率を高めると同時に、より異
物が閉塞しにくい汚水用ポンプの羽根車を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、一枚の翼で構成される羽根車
を具備する汚水用ポンプの羽根車であって、羽根車は翼
の厚みと翼角を翼巻角によって変化させる構成とし、該
翼の翼負圧面の翼角を翼流入側の巻角０°から９０°〜
１８０°の範囲で略０°とし、該巻角９０°〜１８０°
から翼流出側の翼出口角度β２へと除々に変化させたこ
とを特徴とする。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、一枚の翼
で構成される羽根車を具備する汚水用ポンプの羽根車で
あって、羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化
させる構成とし、該翼の翼圧力面の翼角は巻角０°から
６０°〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から除々に０
°に変化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の
範囲で略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を
除々に立上げ翼出口角度β２に円滑につないだことを特
徴とする。

【０００８】また、請求項３に記載の発明は、一枚の翼
で構成される羽根車を具備する汚水用ポンプの羽根車で
あって、羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化
させる構成とし、該翼の翼負圧面の翼角を翼流入側の巻
角０°から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻
角９０°〜１８０°から翼流出側の翼出口角度β２へと
除々に変化させ、翼圧力面の翼角は巻角０°から６０°
〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から除々に０°に変
化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲で
略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を除々に
立上げ翼出口角度β２に円滑につないだことを特徴とす
る。

【０００９】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至３のいずれか１に記載の汚水用ポンプの羽根車にお
いて、羽根車のメリディアン断面における翼流入側の巻
角０°から略１８０°の範囲で、翼負圧面の径方向位置
を吸い込み径より所定量内径側に位置させたことを特徴
とする。

【００１０】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
乃至４のいずれか１に記載の汚水用ポンプの羽根車にお
いて、羽根車の吸い込み部端面の吸い込み径位置から、
吸い込み部端面と平行で該吸い込み部端面に所定量近い
位置の断面Ｉの間を直線で結び、且つ断面Ｉと羽根車主
板は翼を鋳造する際に必要な抜き勾配を有する直線で結
び、該両直線を滑らかな円弧で結んで翼負圧面流入側の
形状としたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の汚水用ポンプの
羽根車の構造を示す図で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、
同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図示するように、羽
根車は主板４と側板５との間に一枚の翼８を具備する構
造である。

【００１２】図２の実線Ａは本発明の羽根車の翼８を巻
角θに沿って展開したものを示す。本発明の羽根車の翼
８は翼流入側（翼前縁部３側）の翼厚を大きく変化さ
せ、翼流入側における翼負圧面２の座標を羽根車の吸い
込み部６の半径Ｒよりも小さくしている。また、翼流入
部における翼圧力面１の座標も従来の翼（図５の翼８参
照）よりも大きくしている。このため本発明の翼８では
翼負圧面２の翼角を巻角０°から約１４０°の範囲でほ
ぼ０°とし、巻角約１４０°から除々に翼角を大きくし
翼出口角度β２へと変化させている。

【００１３】一方、翼圧力面１側の翼角は巻角０°から
約１００°の範囲で翼８の入口角度β１から０°まで除
々に変化させ、巻角約１００°から約１４０°の範囲は
翼角を略０°とし、巻角約１４０°から翼角を除々に立
ち上げて翼出口角度β２に滑らかに接続している。翼出
口側では翼８の全長の内概略１／４は従来の翼と等しい
翼厚とし、翼出口側から翼８の全長の略１／４〜２／４
の範囲では除々に翼厚を増し、一方、翼流入側では翼前
縁部３から除々に翼厚を増し、その後概略翼厚一定で且
つ翼角０°の部分を経て、翼出口側へと接続した形状で
翼８を形成している。

【００１４】また、翼流入側における翼負圧面２のメリ
デイアン断面形状７は一本の直線或いは曲線で構成する
のではなく、羽根車の吸い込み部６の端面径位置から所
定量ΔＬだけ近い位置の断面Ｉの間を直線Ｄで結び、且
つ、該断面Ｉと羽根車の主板４との間は翼８を鋳造する
際に必要な抜き勾配を有する直線Ｅで結び、両直線Ｄ、
Ｅを滑らかな円弧Ｆで結んで翼負圧面２の流入側の形状
を構成している。

【００１５】図３は本発明の翼形状における羽根車内の
流れ状況を示す図である。図６に示す従来の翼形状に比
べ、翼圧力面１の側で発生する逆流領域Ａ’１、翼流入
部の翼負圧面２の側に発生する流速が極めて低い領域
Ａ’３、翼流入部の翼前縁部付近の逆流領域Ａ’２が翼
流入端の一部へと縮小していることが明らかである。即
ち、翼流入部における翼圧力面１の座標を従来より大き
くしたことによって、翼圧力面１側の逆流領域を大幅に
低減させることができる。

【００１６】また、翼流入側における翼負圧面２の座標
を羽根車の吸い込み部６の半径Ｒよりも小さくしたこと
で、翼流入側の翼負圧面２の低流速領域Ａ’２も大幅に
軽減できる。また、翼流入側の翼負圧面２の座標を径の
小さい位置に移動させたことで、羽根車内に７６ｍｍ以
上の大きな流路を確保しつつ、より大きな翼巻角が得ら
れるようになったので、翼流入部の翼前縁部３における
翼圧力面１側から翼負圧面２側への逆流領域Ａ’２も軽
減できる。

【００１７】上記実施の形態例では、翼８の翼負圧面２
の翼角を巻角０°から約１４０°の範囲でほぼ０°と
し、巻角約１４０°から除々に翼角を大きくし翼出口角
度β２へと変化させているが、本発明の翼形状はこれに
限定されるものではなく、翼負圧面２の翼角を巻角０°
から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻角９０
°〜１８０°から翼出口角度β２へ除々に変化させた形
状としても本発明の上記特徴は失われるものではない。

【００１８】また、上記実施の形態例では、翼圧力面１
側の翼角は巻角０°から約１００°の範囲で翼８の入口
角度β１から０°まで除々に変化させ、巻角約１００°
から約１４０°の範囲は翼角を略０°とし、巻角約１４
０°から翼角を除々に立ち上げて翼出口角度β２に滑ら
かに接続しているが、本発明の翼形状はこれに限定され
るものではなく、翼圧力面の翼角は巻角０°から６０°
〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から除々に０°に変
化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲で
略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を除々に
立上げ翼出口角度β２に円滑につないだ形状としても本
発明の上記特徴は失われるものではない。

【００１９】図４は本発明の羽根車を組み込んだ汚水用
水中ポンプの構造を示す縦断面図である。本汚水用水中
ポンプは電動機と一体に構成された構造である。羽根車
１０は図１に示す構造のもので、電動機軸１６の先端に
ボルト１１により固着されている。ポンプケーシング１
２は吐出口１２ｂと吸込口１２ａを有し、中間ケーシン
グ２８とボルト２６で固着されポンプ室を形成してい
る。ポンプケーシング１２の吐出口１２ｂには吐出曲管
１３が接続されている。

【００２０】ポンプケーシング１２にはポンプを自立さ
せるための複数の脚１２ｃが設けられている。また、ポ
ンプ部の圧力水が電動機側へ漏洩しないように、電動機
部の間はメカニカルシール１４によって軸封されてい
る。該メカニカルシール１４の軸封部の外側には油室１
５が設けられ、該油室１５に油が封入されており、これ
によってメカニカルシール１４の摺動面の潤滑と冷却を
行なっている。

【００２１】電動機フレーム１９内には電動機の固定子
２０が嵌合固定されており、該固定子２０を電動機軸１
６に固定された回転子２１が配置されている。電動機軸
１６は上下両端部を上部軸受１８と下部軸受１７で電動
機フレーム１９に回転自在に支持されている。

【００２２】電動機は水中で使用されるので、Ｏリング
２５等により電動機フレーム１９内は気密に構成されて
おり、水中ケーブル２２を通して電力が供給されるよう
になっている。電動機フレーム１９の上部には把手２３
が設けられており、これによって汚水槽内への水中ポン
プの吊下げや移動を行なう。また、電動機フレーム１９
内にはプロテクタ２４が設けられており、過電流や欠相
運転等による電動機の焼損を防止している。

【００２３】上記構造の汚水用水中ポンプにおいて、電
動機を起動し、電動機軸１６が回転すると、羽根車１０
が回転し、ポンプケーシング１２の吸込口１２ａから吸
い込まれた汚水は、翼８の翼負圧面内及び翼圧力面とポ
ンプケーシング１２の間の流路を通って、ポンプケーシ
ング１２の吐出口１２ｂから、吐出曲管１３を通って送
水される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば下記
のような優れた効果が得られる。 羽根車の内部において、逆流や低流速部分の少ない羽
根車を実現することができ、異物通過径を大きく設計す
る場合において、より効率の良い羽根車が実現できる。
従って、同一のポンプ揚水性能を発揮するのに電動機の
消費電力を抑えることができ、省エネルギー効果があ
る。

【００２５】また、翼流入側の翼負圧面の低流速領域
を少なくできたので、この部分における異物の堆積が軽
減され、羽根車の無閉塞性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚水用ポンプの羽根車の構造を示す図
で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断
面図である。

【図２】本発明及び従来の羽根車の翼を巻角に沿って展
開した展開図である。

【図３】本発明の汚水用ポンプの羽根車の翼形状におけ
る羽根車内の流れ状況を示す図である。

【図４】本発明の羽根車を組み込んだ汚水用水中ポンプ
の構造を示す縦断面図である。

【図５】従来の汚水用ポンプの羽根車の構造を示す図
で、同図（ａ）はＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断
面図である。

【図６】従来の汚水用ポンプの羽根車の翼形状における
羽根車内の流れ状況を示す図である。

【符号の説明】

１ 翼圧力面 ２ 翼負圧面 ３ 翼前縁部 ４ 主板 ５ 側板 ６ 羽根車の吸い込み部 ７ 翼負圧面のメリディアン断面形状 ８ 翼 １０ 羽根車 １１ ボルト １２ ポンプケーシング １３ 吐出曲管 １４ メカニカルシール １５ 油室 １６ 電動機軸 １７ 下部軸受 １８ 上部軸受 １９ 電動機フレーム ２０ 固定子 ２１ 回転子 ２２ 水中ケーブル ２３ 把手 ２４ プロテクタ ２５ Ｏリング ２６ ボルト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一枚の翼で構成される羽根車を具備する
   汚水用ポンプの羽根車であって、 前記羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させ
   る構成とし、該翼の翼負圧面の翼角を翼流入側の巻角０
   °から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻角９
   ０°〜１８０°から翼流出側の翼出口角度β２へと除々
   に変化させたことを特徴とする汚水用ポンプの羽根車。
2. 【請求項２】 一枚の翼で構成される羽根車を具備する
   汚水用ポンプの羽根車であって、 前記羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させ
   る構成とし、該翼の翼圧力面の翼角は巻角０°から６０
   °〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から除々に０°に
   変化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲
   で略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を除々
   に立上げ翼出口角度β２に円滑につないだことを特徴と
   する汚水用ポンプの羽根車。
3. 【請求項３】 一枚の翼で構成される羽根車を具備する
   汚水用ポンプの羽根車であって、 前記羽根車は翼の厚みと翼角を翼巻角によって変化させ
   る構成とし、該羽根車の翼負圧面の翼角を翼流入側の巻
   角０°から９０°〜１８０°の範囲で略０°とし、該巻
   角９０°〜１８０°から翼流出側の翼出口角度β２へと
   除々に変化させ、翼圧力面の翼角は巻角０°から６０°
   〜１５０°の範囲で翼入口角度β１から除々に０°に変
   化させ、該巻角６０°〜１５０°から１８０°の範囲で
   略０°とし、巻角１００°〜１８０°から翼角を除々に
   立上げ翼出口角度β２に円滑につないだことを特徴とす
   る汚水用ポンプの羽根車。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１に記載の汚
   水用ポンプの羽根車において、 前記羽根車のメリディアン断面における翼流入側の巻角
   ０°から略１８０°の範囲で、翼負圧面の径方向位置を
   吸い込み径より所定量内径側に位置させたことを特徴と
   する汚水用ポンプの羽根車。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１に記載の汚
   水用ポンプの羽根車において、 前記羽根車の吸い込み部端面の吸い込み径位置から、吸
   い込み部端面と平行で該吸い込み部端面に所定量近い位
   置の断面Ｉの間を直線で結び、且つ断面Ｉと羽根車主板
   は翼を鋳造する際に必要な抜き勾配を有する直線で結
   び、該両直線を滑らかな円弧で結んで翼負圧面流入側の
   形状としたことを特徴とする汚水用ポンプの羽根車。